Общие химические свойства металлов
(Билет №9, вопрос 1)
Цель: систематизировать и обобщить знания о металлах как химических элементах и простых веществах; уметь давать характеристику химических элементов металлов по положению в периодической системе и строению атомов; знать строение, свойства, способы получения и применение простых веществ металлов; уметь записывать уравнения реакций.
I. Характеристика химических элементов металлов.
1. Положение в периодической системе.
I II III IV V VI VII VIII
1 Н He
2 Li B F
4 металлы неметаллы
5 металлические свойства усиливаются
6 At
7 Fr
Металлы в периодической системе занимают левый нижний угол. Металлы расположены в I-III группах (кроме Н и В), в остальных группах в главных подгруппах – в конце и полностью составляют побочные подгруппы. В периодах металлы расположены в начале малых периодов, а в больших периодах – в четных рядах и начале нечетных.
2. Строение атомов
| Для главных подгрупп Na +11))) 1s22s22p63s1 ─ s-элемент 2 8 1 Mg +12))) 1s22s22p63s2 ─ s-элемент 2 8 2 Al +13))) 1s22s22p63s23p1 ─ p-элемент 2 8 3 | Для побочных подгрупп Fe +26)))) 1s22s22p63s23p63d64s2 2 8 14 2d – элемент Cu +29)))) 1s22s22p63s23p63d104s1 2 8 18 1d ─ элемент + все f-элементы |
На внешнем слое от 1ē до 3ē, исключение металлы IV-VII групп главных подгрупп.
3. Окислительно – восстановительные свойства.
а) Ме0 ─ nē → Me+n (окисление) Металлы главных подгрупп отдают электроны только с
↓ внешнего слоя, а элементы побочных подгрупп- с послед-
восстановитель него и предпоследнего слоев, т.к. у них больше валентные
возможности.
б) возможные степени окисления металлов:
→ 0, +1, +2, +3 низшая
степень окисления Ме
→ +4, +5, +6, +7, +8 высшая
в) изменение восстановительных свойств металлов:
В периоде восстановительные свойства Ме уменьшаются, т.к. увеличивается заряд ядра, увели- чивается число электронов на внешнем слое, частично стягивается Ra (радиус атома).
В главных подгруппах восстановительные свойства металлов увеличиваются, т. к. увеличива- ется Ra.
г) соединения металлов:
степень окисления +1, +2 Ме2О основные МеОН основания
Ме МеО оксиды Ме(ОН)2
степень окисления +3 Ме2О3 амфотерный Ме(ОН)3 амфотерное
оксид основание
Летучих водородных соединений не образуют, но с водородом образуют твердые вещества – гидриды.
II.Характеристика простых веществ – металлов.
1. Строение молекулы (тип связи, тип кристаллической решетки), физические свойства.
а) молекулы Ме одноатомны. Они имеют металлическую связь и металлическую кристаллическую решетку.
атомы В узлах металлической кристаллической
решетки расположены положительно заря-
положительные ионы женные ионы и нейтральные атомы, а меж-
электроны ду ними перемещаются относительно сво-
бодные электроны. Связь, которую осуществляют эти относительно свободные электроны между ионами металла, образующих металлическую кристаллическую решетку, называется металлической.
б) изменение физических свойств.
В периоде твердость, t0 плавления, t0 кипения увеличиваются (причина – увеличение числа электронов на последнем слое, увеличение порядкового номера, частичное уменьшение Ra).
В группе, главной подгруппе эти свойства уменьшаются, так как увеличивается Ra.
в) по физическим свойствам Ме – твердые вещества (кроме ртути), хорошие проводники элект-ричества и теплоты. Это обусловлено наличием в металлической кристаллической решетке сво-
бодно перемещающихся электронов, которые в электрическом поле приобретают направленное движение. Наибольшей электропроводностью обладают Ag и Cu, за ними Au, Al, Fe.
г) по плотности: легкие (ρ<5г∕см3) и тяжелые (ρ>5г∕см3). Самый легкий литий Li, а самый тяжелый – осмий Os;
д) разнообразны температуры кипения и плавления: самый легкоплавкий металл – ртуть Hg, а самый тугоплавкий – вольфрам W;
е) металлы пластичны и обладают хорошей ковкостью, что объясняется особенностью металли-
ческой связи и строением кристаллической решетки. Пластичность уменьшается в ряду:
Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe.
ж) металлы отличаются по твердости. Самый твердый – хром Cr (режет стекло), а самые мягкие-
K, Rb, Cs (режутся ножом).
2. Химические свойства металлов
Восстановительные свойства металлов проявляются в реакциях:
а) с неметаллами
2Pb + O2 → 2PbO Pb + S → PbS
б) металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, реагируют с растворами кислот
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑ Mg + H2SO4(р-р) = MgSO4 + H2 ↑
в ) реакция с водой, приводящая к образованию щелочи, характерна для щелочных и щелочно-зе-
мельных металлов
2K + 2H2O → 2KOH + H2 ↑ Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2 ↑
г) в реакцию замещения с солями металлы вступают в соответствии с рядом напряжений
2AlCl3 + 3Ba → 3BaCl2 + 2Al
Описанные реакции металлов как с простыми, так и со сложными веществами относятся к окислительно-восстановительным.
3.Генетический ряд металлов
+ О2 + Н20 + кислота
Ме → оксид мет → гидроксид мет(основание) → соль (для щелочных и щелочно-земельных металлов)
+ О2 + кислота + щелочь
Ме → оксид мет. → соль → гидроксид (основание) или для нерастворимых оксидов и
Ме → соль → гидроксид (основание) → оксид мет. гидроксидов
